基于ENVI的高分辨率遥感影像城市生态环境研究

马义超，米鸿燕，钟 凯



基于ENVI的高分辨率遥感影像城市生态环境研究

马义超，米鸿燕，钟 凯

（昆明理工大学国土资源工程学院，云南 昆明 650093）

近年来利用遥感技术来提取城市信息已经成为一项重要手段，对城市规划与建设提供重要依据。本文介绍在ENVI环境下提取襄阳地区的植被覆盖度、土壤生态指数、坡度的过程，并对其进行归一化处理，建立生态环境评价的模型，从而对襄樊地区的生态环境进行评价，对城市的生态建设发挥了重要作用。

遥感技术；植被覆盖度；土壤生态指数；生态环境

0 引言

随着遥感技术的发展，近年来众多高分辨率遥感卫星的发射为城市生态环境分析提供了高效的手段，如何充分利用高分辨率遥感影像对进行现代城市规划和生态环境评价具有重要意义[1-3]。

高分辨率遥感技术为城市生态环境及城市土地利用研究的监测方法和评价指标的改进提供了有力的支持[4-6]。获得的生态指数信息与其他资料结合可以进行城市空间分布分析评价，为合理进行城市规划以及资源环境承载力提供决策支持[7-9]。

本文介绍了使用ENVI遥感图像处理软件，采用TM高分辨遥感影像，对生态指数提取的方法，分析了城市环境。

1 研究区域数据

襄阳位于湖北省西北部，东经110°45¢-113°43¢，北纬31°14¢-32°37¢，东邻随州市，南界荆门市、宜昌市，西连神农架林区、十堰市，北接河南省南阳市，边境界线长1332.8公里观测。

本文采取第5颗Landsat-5为光学对地观测卫星对襄阳地区观测，它是轨道为近极近环形太阳同步轨道，倾角为98.2度，运行周期98.9分钟，扫面带宽度185km。其中扫描的TM影像中TM5波段可以识别植物对土壤的吸收能力。

2 数据预处理

2.1 自定义坐标系

为减少坐标来回转换时产生不必要的误差，应首先统一选择合适的控制点和输出正射校正图像的坐标系。本研究区域的数据源是SPOT10米全色数据和TM多光谱影像数据。并且该区域所用的标准数据是北京54坐标系，所以自定义椭球体为Krasovsky, 6378245.0, 基准面为

D_Beijing_1954, Krasovsky, -12, -113, -41，坐标系为北京54坐标系。

2.2 配准与融合

2.2.1 几何配准与正射校正

配准后的两幅图像达到位置吻合，坐标一致。本文采取有控制点的正射校正，对全色高分辨率影像SPOT PAN进行正射校正。然后用三次卷积内插法进行重采样，以SPOT为基准图像，etm为待校正图像配准，使图像边缘有所增强，并具有了均衡化和清晰化的效果。如图1所示。

2.2.2 融合

图像融合使得图像既有较高的空间分辨率，又具有多光谱特征。本文采用GS融合方法，能够保持融合前后图像波普信息一致。如图2所示。

2.3 大气校正

提取生态指数不需要过高的或低分辨率图像精度[12]。本文采取了快速大气校正（QUAC），它能够 自动从图像上收集不同物质的波谱信息，减少了大气对遥感图像的影响。完成大气校正后定位到绿地并分别打开大气校正前后的光谱曲线，发现校正后的光谱曲线更为真实。如图3所示。

图1 校正后LANDSAT图像与SPOT PAN图像

图2 融合后结果

图3 校正前后对比

3 土壤生态指数生成

土壤生态指数是土壤中水、盐、气、温度和土壤类型等背景条件对植物适宜性的综合评价指标本文所采用的就是土壤生态因子提取，以及土壤权重信息的计算[10-12]，获得土壤指数结果。如图4所示。

土壤指数采用常用的裸土植被指数（GRABS）：

GRABS=VI-0.09178´BI+5.58959 （1）

（VI代表穗帽变换的绿度指数，BI表示穗帽变换的土壤亮度指数）

3.1 植被覆盖率生成

植被覆盖度针对是整个所有区域而言（也就是总区域），它是植被投影与整个区域相比[13-14]。基于现代遥感技术的发展，本文以遥感估算为主要方法，建立估算模型，以NDVI（植被指数）近似代替植被覆盖度。

3.2 坡度生成

坡度是坡面的垂直高程差和水平距离的比值称之为坡度，是表示地标的陡缓程度。坡度较常用的表示方法有百分比法、度数法，还有密位法和分数法，共四种。本文也将坡度列为生态因子进行提取，以百分比的形式表示。如图6所示。

图4 土壤指数分析结果

Fig.4 Soil index analysis results

图5 植被覆盖度分析图

4 环境分析

环境评估是指对特定区域展开分析，对环境污染进行预测与评估，提前制定治理策略，提前预测出这些影响有助于评估该地区建立项目后的生态健康还是否良好的状况，并可以根据实际情况提出减轻或者预防环境影响措施，进行跟踪监测的方法与制度。本文对襄阳地区土壤生态指数、坡度、植被覆盖率分别进行了归一化处理，并且将自然生态环境评价分成了4个环境级别，我们得到襄樊地区的环境评价结果是一个单波段的灰度图像，将它运用密度分割，进行评价。如图7所示。

图6 坡度分析图

Fig.6 Slope analysis image

图7 生态环境分析图

5 结束语

本文介绍了一个完整的遥感工程在ENVI下的实现过程。包含高分辨率数据的处理、高分辨率信息提取流程的合理安排、ENVI模块面向对象信息提取等内容。通过对土壤生态指数、坡度、植被覆盖率提取与分析，可以看出，襄阳地区的评价等级为中和良，大部分区域都基本受到破坏，但自我恢复和外力恢复都相继跟的上，评价的综合指数4—10的居多，站全区域范围的88%，而9—10的优秀等级只占了14%，并且都在耕地物长势较好的平原和森林。

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Research on Urban Ecological Environment of High Resolution Remote Sensing Image Based on ENVI

MA Yi-chao, MI Hong-yan, ZHONG Kai

(Faculty of land and Resources Engineering，Kunming University of Science and Technology, Kunming 650093, China)

In recent years, the use of remote sensing technology to extract urban information has become an important means of urban planning and construction to provide an important basis. This paper introduces the Xiangyang area extraction of vegetation coverage, soil ecological process index, slope in the ENVI environment, and carries on the normalization, the establishment of the ecological environment evaluation model to evaluate the ecological environment of Xiangfan region, ecological construction of the city played an important role.

Remote sensing technology; Vegetation coverage; Soil ecological index; Ecological environment

TP7

A

10.3969/j.issn.1003-6970.2018.11.049

米鸿燕(1963-)，男，昆明理工大学，副教授，主要研究方向：水下地形测量与变形检测；马义超(1993-)，男，昆明理工大学，研究生，主要研究方向：遥感图像处理；钟凯(1995-)，男，昆明理工大学，研究生，主要研究方向：遥感图像处理。

马义超，米鸿燕，钟凯. 基于ENVI的高分辨率遥感影像城市生态环境研究[J]. 软件，2018，39（11）：235-238